(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成で二本のバルブの特性を独立して可変制御する。【解決手段】この可変動弁機構１は一本のカムシャフト４上の二つの駆動カム１３を備える。二本のバルブ１２を開閉するロッカアーム６に揺動アーム５を連結し、駆動カム１３の動力をロッカアーム６に別々に伝える。可変装置２３はアクチュエータ２４によりコントロールシャフト７を介して二つの可変カム２５，２６を回動し、可変カム２５，２６の動力を可変アーム２７，２８上の接触子３０を介して揺動アーム５に別々に伝え、駆動カム１３一回転あたりの揺動アーム５の変位量をエンジンの運転状態に応じて変更する。可変カム２５，２６はそれぞれ異なるプロフィールのカム面２５ａ，２６ａを備え、二つの揺動アーム２５，２６の変位量を相違させ、気筒内にスワールを発生させる。【選択図】図１
2007198363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一気筒あたり二本の吸気バルブと二本の排気バルブとを備えた内燃機関において、吸気バルブ又は排気バルブのどちらか一方のバルブを駆動する動弁機構であって、
二本のバルブを別々に開閉する二つの動弁部材と、一本のカムシャフト上に設けられた駆動カムと、カムシャフトとは異なる軸線の回りで揺動して駆動カムの動力を動弁部材に別々に伝える二つの揺動アームと、駆動カム一回転あたりの揺動アームの変位量を内燃機関の運転状態に応じて変更する可変装置とを備え、
可変装置が一本のコントロールシャフトと、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータと、コントロールシャフトに連動して二つの揺動アームの変位量を相違させるカム手段とを含むことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
カム手段が二つの揺動アームを別々に駆動する二つの可変カムをコントロールシャフト上に備え、二つの可変カムにそれぞれ異なるプロフィールのカム面を設けた請求項１記載の可変動弁機構。
【請求項３】
二つの可変カムのカム面がコントロールシャフトの同じ回動区間に該シャフトの軸心からの高さが等しい最大リフト部を含む請求項２記載の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一気筒あたり二本の吸気バルブと二本の排気バルブとを備えた内燃機関において、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量、作用角、開閉タイミングを内燃機関の運転状態に応じて制御する可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、図１８に示すような可変動弁機構が記載されている。この可変動弁機構１００は、バルブ１０１を開閉する動弁部材１０２と、クランク軸によって回転されるカムシャフト１０３とを備えている。カムシャフト１０３上には駆動カム１０４と揺動カム１０６とが設けられ、揺動カム１０６に動弁部材１０２と係合するカム面１０５が形成されている。コントロールシャフト１０７上には可変カム１０８を介してアーム１０９が支持され、アーム１０９の両端がリンク１１０，１１１で駆動カム１０４と揺動カム１０６とに連結されている。そして、可変カム１０８でアーム１０９の角度を変えて、揺動カム１０６の変位量を内燃機関の運転状態に応じて変更するように構成されている。
【０００３】
特許文献２には、一気筒あたり二本の吸気バルブと二本の排気バルブとを備えた内燃機関において、特許文献１と同様、カムシャフト１０３上に二つの駆動カム１０４と二つの揺動カム１０６とを設けた可変動弁機構が記載されている。そして、二つの駆動カム１０４のプロフィールを相違させるか、あるいは、二つの揺動カム１０６のプロフィール（カム面１０５の形状）を相違させることで、二本のバルブ１０１にリフト差を与え、気筒内にスワールを発生させて、燃費を改善するようになっている。
【０００４】
特許文献３には、カムシャフト上に一気筒あたり二つの駆動カムを設け、カムシャフト内に駆動カムの相対位相を変化させるコントロールシャフトとギヤ機構とを組み込み、支持軸上に一気筒あたり二本の揺動アームを設け、支軸軸内に揺動アームの相対位相を変化させる二本のコントロールシャフトとギヤ機構とを組み込み、三本のコントロールシャフトをアクチュエータで別々に制御し、各気筒の二本のバルブにリフト差を与える可変動弁機構が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−３２４６２５号公報
【特許文献２】特許第３４８５４３４号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１、２の可変動弁機構によると、駆動カム１０４と揺動カム１０６とが共にコントロールシャフト１０３上に設けられているので、駆動カム１０４から動弁部材１０２までの動力伝達経路が複雑化する問題点があった。また、この動力伝達経路がリンク１１０，１１１によって閉鎖されているため、駆動カム１０４の回転に伴い、コントロールシャフト１０７に大きな負荷が作用する。従って、コントロールシャフト１０７を駆動するアクチュエータに大型の油圧又は電動機器を使用する必要があり、大型アクチュエータの高出力によって内燃機関の動力損失が増え、折角のスワール効果が薄れて、燃費に悪影響が及ぶという問題点があった。
【０００６】
特許文献３の可変動弁機構によると、二つの駆動カムの相対位相と二つの揺動アームの相対位相とを変化させることで二本のバルブにリフト差を与えているので、カムシャフト及び支持軸にそれぞれコントロールシャフトとギヤ機構とを組み込む必要があるうえ、三本のコントロールシャフトに別々のアクチュエータが必要になり、可変装置全体の部品点数が増え、構成及び制御が複雑化する問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、比較的簡素な構成で二本のバルブの特性を独立して可変制御できるとともに、小型アクチュエータの使用を可能にし、スワール効果を損なうことなく、内燃機関の燃費向上を実現できる可変動弁機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、一気筒あたり二本の吸気バルブと二本の排気バルブとを備えた内燃機関において、吸気バルブ又は排気バルブのどちらか一方のバルブを駆動する動弁機構であって、二本のバルブを別々に開閉する二つの動弁部材と、一本のカムシャフト上に設けられた駆動カムと、カムシャフトとは異なる軸線の回りで揺動して駆動カムの動力を動弁部材に別々に伝える二つの揺動アームと、駆動カム一回転あたりの揺動アームの変位量を内燃機関の運転状態に応じて変更する可変装置とを備え、可変装置が一本のコントロールシャフトと、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータと、コントロールシャフトに連動して二つの揺動アームの変位量を相違させるカム手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、揺動アームに関して、次の手段を採用できる。
（１）揺動アームをカムシャフトと動弁部材と可変装置とで囲まれた領域内に配置すること。
（２）揺動アームに、駆動カムと係合する入力部と、動弁部材に係合する出力部と、可変装置の接触子に接触するカム面とを設けること。
（３）揺動アームをシリンダヘッドの上方に配置し、出力部を下向きに設け、カム面を上向きに設けること。
（４）揺動アームの出力部を動弁部材に回動可能に連結すること。
【００１０】
動弁部材に関しては、次の手段を採用できる。
（５）動弁部材として、基端を支点に揺動するロッカアームを使用すること。
（６）動弁部材として、中間部を支点に揺動するスイングアームを使用すること。
（７）動弁部材として、バルブの軸線方向へ直線移動可能なカップ型リフタを使用すること。
【００１１】
可変装置に関しては、次の手段を採用できる。
（８）可変装置が、揺動アームのカム面に接触する接触子と、接触子とカム面との接点位置を変える可変部材と、可変部材を駆動するアクチュエータと、接触子をカム面との間で案内する案内部材とで構成すること。
（９）可変部材がコントロールシャフト上のカムを含むこと。
（１０）可変部材がコントロールシャフト上のアームと、接触子を支持するリンクとを含むこと。
（１１）案内部材を揺動アームのカム面より上方の位置で可変動弁機構のハウジングに固定し、案内部材にカム面と対向する下向きの案内面を形成すること。
【００１２】
揺動アームの変位量を相違させるカム手段に関しては、次の構成を採用できる。
（１２）カム手段が二つの揺動アームを別々に駆動する二つの可変カムをコントロールシャフト上に設け、該可変カムにそれぞれ異なるプロフィールのカム面を形成すること。
（１３）二つの可変カムのカム面がコントロールシャフトの同じ回動区間に該シャフトの軸心からの高さが等しい最大リフト部を含むこと。
（１４）最大リフト部とは別のコントロールシャフトの回動区間において、二つの可変カムのカム面をコントロールシャフトの軸心から異なる高さで形成すること。
（１５）カム手段が二つの揺動アームに形成されたカム面を含み、両方のカム面をそれぞれ異なるプロフィールで形成すること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の可変動弁機構によれば、揺動アームがカムシャフトと異なる軸線上に設けられ、駆動カムから動弁部材までの動力伝達経路が開放されているので、カムシャフト側からコントロールシャフトに作用する負荷を小さくして、可変装置のアクチュエータを小型化できる。そして、小型アクチュエータでコントロールシャフトを駆動し、コントロールシャフトに連動するカム手段により二本のバルブにリフト差を与え、気筒内にスワールを効率よく発生させて、内燃機関の燃費を向上できるという効果がある。
【００１４】
また、カム手段をコントロールシャフト上の二つの可変カムで構成した場合は、両方の可変カムのプロフィールを変えることで、二本のバルブのリフト差を簡単に相違させることができる。しかも、それぞれのプロフィールを多様に変化させて組み合わせることで、気筒内に最適なスワールを発生させることが可能になり、更なる燃費向上を図ることができる。
【００１５】
特に、二つの可変カムの最大リフト部をコントロールシャフトの同じ回動区間に同じ高さで揃えた場合は、二本のバルブを最大リフト量で駆動するときに、二つの可変カムが駆動カムから均等な力を受け、カムシャフト側からコントロールシャフトに作用する回転トルクがゼロになる。このため、小型のアクチュエータを使用した場合でも、コントロールシャフトを最大パワー発生位置に確実に保持でき、二本のバルブの作用角のばらつきを減少でき、かつ内燃機関の振動を抑制できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の可変動弁機構１は、一気筒あたり二本の吸気バルブ１２と二本の排気バルブとを備えたガソリンエンジンにおいて、一本のカムシャフト４と、カムシャフト４上に設けられた二つの駆動カム１３と、吸気バルブ１２を別々に開閉する二つのロッカアーム６と、カムシャフト４とは異なる軸線の回りで揺動して駆動カム１３の動力を両方のロッカアーム６に別々に伝える二つの揺動アーム５と、駆動カム１３一回転あたりの揺動アーム５の変位量をガソリンエンジンの運転状態に応じて変更する可変装置２３とを備えている。
【００１７】
可変装置２３は、アクチュエータ２４と、アクチュエータ２４によって駆動されるコントロールシャフト７と、コントロールシャフト７上に設けられた二つの可変カム２５，２６と、可変カム２５，２６の動力を揺動アーム５に伝える二つの可変アーム２７，２８とで構成されている。そして、二つの可変カム２５，２６が、それぞれ異なるプロフィールのカム面２５ａ，２６ａを備え、二つの揺動アーム５の変位量を相違させるカム手段を構成している。また、図８に示す可変動弁機構４１では、二つの揺動アーム４５，４６のカム面４７，４８をそれぞれ異なるプロフィールで形成することにより、可変装置４２が二つの揺動アーム５の変位量を相違させるように構成されている。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図７は実施例１の可変動弁機構を示す。この可変動弁機構１は複数気筒の自動車用ガソリンエンジンに装備されている。このガソリンエンジンには、一気筒あたりに二本の吸気バルブ１２と二本の排気バルブ（図示略）とが配設されている。以下に、吸気バルブ１２用の可変動弁機構１の構成と作用について説明するが、これと同じ構成を排気バルブ用の可変動弁機構に採用して同様の作用を得ることもできる。
【００１９】
図１〜図３に示すように、可変動弁機構１のハウジング２はシリンダヘッド３上に設置され、ハウジング２に一本のカムシャフト４と二本の揺動アーム５と二本のロッカアーム６と一本のコントロールシャフト７とが配設されている。カムシャフト４とコントロールシャフト７はシリンダヘッド３から上方へ離れた高所で平行に支持され、ロッカアーム６がシリンダヘッド３に近い低所に設けられ、揺動アーム５がカムシャフト４とコントロールシャフト７とロッカアーム６とで囲まれた領域内に配置されている。
【００２０】
ロッカアーム６は、基端がピボット１０で支持され、先端に押圧部１１を備え、ピボット１０を中心に上下に揺動して押圧部１１でバルブ（吸気バルブ）１２を開閉する。カムシャフト４上には一気筒あたり二つの駆動カム１３が固定され、エンジンのクランク軸（図示略）によってカムシャフト４と一体に回転される。駆動カム１３には、所定の角度範囲でバルブ１２のリフト量をゼロに保つベース部１３ａと、残りの角度範囲でバルブリフト量を増大させるノーズ部１３ｂとが設けられている。
【００２１】
揺動アーム５には、下向きの出力部１５と横向きの入力部１６と上向きのカム面１７とが設けられている。出力部１５は連結軸１８でロッカアーム６の中間部に回動可能に連結されている。入力部１６には駆動カム１３に係合するローラ１９がローラ軸２０で支持されている。カム面１７には連結軸１８の軸心を中心とする円筒面２１に含まれる等半径部１７ａと、円筒面２１の外側へ斜めに起立するリフト部１７ｂとが形成されている。そして、揺動アーム５が駆動カム１３のプロフィールに従って連結軸１８の周りで揺動し、駆動カム１３の動力をロッカアーム６に伝えるようになっている。
【００２２】
コントロールシャフト７の周辺には、駆動カム１３一回転あたりの揺動アーム５の変位量をエンジンの運転状態に応じて変更する可変装置２３が設けられている。可変装置２３は、コントロールシャフト７を回動する油圧又は電動のアクチュエータ２４と、コントロールシャフト７上に固定された二つの可変カム２５，２６と、可変カム２５，２６の動力を揺動アーム５に別々に伝える二本の可変アーム２７，２８とで構成されている。アクチュエータ２４は制御装置（図示略）によってエンジンの運転状態に応じて制御され、コントロールシャフト７、可変カム２５，２６を介して可変アーム２７，２８を駆動する。
【００２３】
可変アーム２７，２８の一端面には可変カム２５，２６に接触するシム２９が設けられ、可変アーム２７，２８の内側に揺動アーム５のカム面１７に接触する接触子３０が回転可能に支持されている。可変カム２５，２６はそれぞれ異なるプロフィールのカム面２５ａ，２６ａを備え、一方のカム面２６ａの最大径部が他方のカム面２５ａのそれよりも高く設定されている。そして、可変カム２５，２６が可変アーム２７，２８をそれぞれ異なる変位量でシフトさせ、接触子３０とカム面１７との初期接点位置を変えて、二本の揺動アーム５の変位量を相違させるようになっている。
【００２４】
可変アーム２７，２８の内側において、接触子３０の支軸３１上には一対のリング３２（図３参照）が接触子３０の両側に設けられている。ハウジング２の上部には、リング３２に係合する下向きの案内面３３を備えた案内部材３４と、可変アーム２７，２８を可変カム２５，２６及び案内部材３４側へ付勢するスプリング３５とが設けられている。そして、案内面３３が円筒面２１と同心の曲面３６（図２参照）に沿って形成され、接触子３０とカム面１７との初期接点位置を変えるときに、可変アーム２７，２８の接触子３０を案内面３３と揺動カム５のカム面１７との間で案内するようになっている。
【００２５】
次に、可変動弁機構１の作用を図４〜図７に従って説明する。図４は二つの揺動アーム５（図に重なる状態で示す）を最小の変位量で動作させるときの作用を示す。このとき、可変装置２３の二つの可変カム２５，２６は共に最小径部を可変アーム２７，２８に係合させ、可変アーム２７，２８がスプリング３５の付勢力でコントロールシャフト７側へシフトし、接触子３０が揺動アーム５のカム面１７において等半径部１７ａの始端側に接触している（Ｐ１は初期接点位置を示す）。この状態で、駆動カム１３が回転すると、図４（ａ）に示すように、ベース部１３ａがローラ１９に係合している期間中は、揺動アーム５が揺動せず、ロッカアーム６が静止し、バルブ１２が閉鎖位置に保持される。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、ノーズ部１３ｂの頂点がローラ１９に係合すると、接触子３０がカム面１７のリフト部１７ｂに接触し、揺動アーム５がリフト部１７ｂの勾配により下向きの力を受けて変位する。しかし、初期接点位置Ｐ１が等半径部１７ａの始端側に設定されているので、リフト部１７ｂと接触子３０の接触範囲が限られ、揺動アーム５が僅かに変位し、二つのロッカアーム６が最小の角度で揺動する。従って、図７の曲線（イ）に示すように、二本の吸気バルブ１２のリフト量と作用角が共に最小化され、開放タイミングが遅く閉鎖タイミングが早く制御される。なお、図４のＬ１は吸気バルブ１２の最小リフト量を示し、図７の曲線（ニ）は排気バルブのリフト量と作用角を示す。
【００２７】
図５は一方の揺動アーム５（図１の左側に示す揺動アーム５）を最大の変位量で動作させるときの作用を示す。このとき、可変カム２５は最大径部を可変アーム２７に係合させ、可変アーム２７がスプリング３５の付勢力に抗してカムシャフト４側へシフトし、接触子３０とカム面１７との初期接点位置Ｐ２が等半径部１７ａの終端側に変化している。初期接点位置の変更に際しては、接触子３０が共に同心の案内面３３と等半径部１７ａとの間で案内されるので、揺動アーム５が可変カム２５の動力で押し下げられず、ロッカアーム６の初期位相に変化が生じない。
【００２８】
このため、図５（ａ）に示すように、ベース部１３ａがローラ１９に係合する期間中は、揺動アーム５とロッカアーム６が共に静止し、バルブ１２が閉鎖位置に保持される。一方、図５（ｂ）に示すように、ノーズ部１３ｂの頂点がローラ１９に係合すると、接触子３０がリフト部１７ｂの終端側に昇り上がり、揺動アーム５がリフト部１７ｂの急勾配によって下方へ大きく変位し、一方のロッカアーム６が最大の角度で揺動する。従って、図７の曲線（ロ）に示すように、一方のバルブ１２のリフト量と作用角が共に最大化され、開放タイミングが早く閉鎖タイミングが遅く制御される。なお、図５のＬ２は一方のバルブ１２の最大リフト量を示す。
【００２９】
図６は他方の揺動アーム５（図１の右側に示す揺動アーム５）を最大の変位量で動作させるときの作用を示す。このときも、可変カム２５と同様に、可変カム２６が最大径部を可変アーム２８に係合させ、可変アーム２８がカムシャフト４側へシフトし、接触子３０とカム面１７との初期接点位置Ｐ３が等半径部１７ａの終端側に変化している。しかし、可変カム２６の最大径部は可変カム２５のそれよりも高く設定されているので、接触子３０とカム面１７との初期接点位置Ｐ３は図５（ａ）に示す初期接点位置Ｐ２よりもさらに等半径部１７ａの終端側に変化する。
【００３０】
このため、図６（ｂ）に示すように、ノーズ部１３ｂの頂点がローラ１９に係合すると、接触子３０がリフト部１７ｂの終端まで昇り詰め、揺動アーム５がリフト部１７ｂの有効長さに相当する距離で下方へさらに大きく変位し、他方のロッカアーム６が一方のロッカアーム６よりも下方へ大きく変位する。従って、他方のバルブ１２のリフト量Ｌ３が一方のバルブ１２のそれを凌駕し（Ｌ３＞Ｌ２）、図７の曲線（ハ）に示すようなバルブ特性が得られ、両方のバルブ特性の相違によって気筒内にスワールが発生し、エンジンの燃費向上が図られる。
【００３１】
ところで、この実施例の可変装置２３によれば、接触子３０が揺動アーム５のカム面１７と案内部材３４の案内面３３との間で案内されるので、駆動カム１３の動力が接触子３０を分岐点にして案内部材３４側と可変カム２５，２６側とに分散する。このため、可変カム２５，２６に作用する負荷が半減し、コントロールシャフト７の駆動トルクが小さくなる。従って、アクチュエータ２４に小型で低出力の油圧又は電動機器を使用でき、エンジンの動力損失を抑え、スワール効果を損なうことなく燃費向上を実現できる。また、揺動カム５のカム面１７が上向きに設けられているので、揺動アーム５の下側にロッカアーム６を一体的に連結し、双方をシリンダヘッド３の上方にコンパクトに設置できるとともに、高速回転域でのロッカアーム６の対カム追従性を向上できる利点もある。
【実施例２】
【００３２】
図８、図９は実施例２の可変動弁機構を示す。図８に示すように、この可変動弁機構４１では、可変装置４２が同じプロフィールの二つの可変カム４３，４４（図に重なる状態で示す）を備えている。しかし、二つの揺動アーム４５，４６がそれぞれ異なるプロフィールのカム面４７，４８を備えている。一方の揺動カム４５のカム面４７は、リフト部４７ｂが凹形曲面となるように形成されている。他方の揺動アーム４６のカム面４８は、リフト部４８ｂが平面となるように形成されている（実施例１のリフト部１７ｂと同じ形状）。カム面４７，４８の等半径部４７ａ，４８ａは実施例１と同様であり、その他の構成も実施例１と同じである。
【００３３】
図９は二つの揺動アーム４５，４６を最大の変位量で動作させるときの状態を示す。このとき、図９（ａ）に示すように、一方の揺動アーム４５側では、可変カム４３の最大径部が可変アーム２７に係合し、駆動カム１３のノーズ部１３ｂがローラ１９に係合し、接触子３０が揺動アーム４５のカム面４７において凹曲面状のリフト部４７ｂに係合する。そして、揺動アーム４５が下方へ大きく変位し、一方のロッカアーム６が最大の角度で揺動し、一方のバルブ１２のリフト量Ｌ４が最大化される。
【００３４】
図９（ｂ）に示すように、他方の揺動アーム４６側では、可変カム４４の最大径部が可変アーム２８に係合し、接触子３０が揺動アーム４６のカム面４８において平面状のリフト部４８ｂに係合する。このリフト部４８ｂは凹曲面状のリフト部４７ｂよりも高位にあるため、揺動アーム４６は揺動アーム４５よりも下方へ大きく変位し、他方のロッカアーム６が最大の角度で揺動し、他方のバルブ１２の最大リフト量Ｌ５が一方のバルブ１２のそれを凌駕する（Ｌ５＞Ｌ４）。従って、二つの揺動アーム４５，４６のカムプロフィールを相違させることによっても、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【実施例３】
【００３５】
図１０、図１１は実施例３の可変動弁機構を示す。図１０に示すように、この可変動弁機構５１は可変装置５２の構成において実施例１，２と相違する。この可変装置５２はコントロールシャフト７上に二本のアーム５３を固定的に備えている。各アーム５３の先端にはリンク５４の基端が連結され、リンク５４の先端に接触子５５とリング５６とが共通の軸５７で回転可能に支持されている。そして、可変装置５２は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、アクチュエータによりコントロールシャフト７、アーム５３、リンク５４を介して接触子５５をシフトし、互いに異なるプロフィールのカム面４７，４８と接触子５５との接点位置を変え、二つの揺動アーム４５，４６に変位差を与えて、二本のバルブ１２の最大リフト量（Ｌ７＞Ｌ６）を相違させるように構成されている。
【００３６】
なお、実施例３の可変動弁機構５１において、二つの揺動アーム４５，４６のカム面４７，４８を同じプロフィールで形成し、二本のアーム５３又は二本のリンク５４の長さを相違させることで、揺動アーム４５，４６に変位差を与えることも可能である。
【実施例４】
【００３７】
図１２〜図１５は実施例４の可変動弁機構を示す。図１２，図１３に示すように、この可変動弁機構６１はカムシャフト４上に一気筒あたり一つの駆動カム１３を備えている。可変装置６２のコントロールシャフト７とカムシャフト４との間には支持軸６３が配置され、支持軸６３上に一気筒あたり一つの入力アーム６５と左右二本の可変アーム６６とが共通の軸線周りで相対回動可能に支持されている。入力アーム６５の先端には駆動カム１３に係合する入力ローラ６７と左右一対の接触子６８とが共通の軸６９又は異なる軸によって回転可能に支持されている。
【００３８】
可変アーム６６の先端には嘴状の揺動アーム７０が基端の連結軸７１により上下に揺動可能に連結されている。揺動アーム７０には接触子６８と係合する上向きのカム面７２と、ロッカアーム６のローラ８に係合する下向きの出力部７３とが形成されている。そして、カム面７２に支持軸６３の軸心を中心とする等半径部７２ａと、等半径部７２ａより支持軸６３側へ迫り出すリフト部７２ｂとが設けられている。出力部７３は等半径部７２ａを含む円筒面６４（図１３参照）と同心に形成されている。
【００３９】
コントロールシャフト７上には二つの可変カム７４，７５が固定され、アクチュエータ２４（図１参照）によってコントロールシャフト７と一体に回動される。可変カム７４，７５にはそれぞれ異なるプロフィールのカム面７４０，７５０が形成され、可変アーム６６にカム面７４０，７５０と接触するシム７６が交換可能に装着されている。そして、コントロールシャフト７の回動に伴い、可変カム７４，７５が可変アーム６６を介して揺動アーム７０をカムシャフト４とコントロールシャフト７との間で左右方向に駆動し、カム面７２と接触子６８との初期接点位置を変えて、二本の揺動アーム７０の上下方向の揺動角度（変位量）を相違させるようになっている。
【００４０】
図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、カム面７４０，７５０にはそれぞれ最小リフト部７４１，７５１と漸増リフト部７４２，７５２と最大リフト部７４３，７５３と漸減リフト部７４４，７５４とが設けられている。最小リフト部７４１，７５１、漸増リフト部７４２，７５２及び最大リフト部７４３，７５３は、それぞれコントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において該シャフト７の軸心から同じ高さに形成されている。一方、区間Ｓ４〜Ｓ６ではカム面７４０，７５０がそれぞれ異なる高さで形成されている。区間Ｓ４には漸減リフト部７４４と最大リフト部７５３とが含まれ、区間Ｓ５に最小リフト部７４１と最大リフト部７５３とが含まれ、区間Ｓ６に最小リフト部７４１と漸減リフト部７５４とが含まれている。
【００４１】
この実施例の可変装置６２は、図１５に示すように、コントロールシャフト７の回動区間Ｓ１〜Ｓ６において、左右の吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂ（図１２参照）のリフト量を次のように制御する。
＜Ｓ１：両弁停止＞
左右の可変カム７４，７５の最小リフト部７４１，７５１が可変アーム６６に係合し、駆動カム１３の全回転域で、接触子６８がカム面７２の等半径部７２ａに接触し、揺動アーム７０とロッカアーム６が静止し、左右のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に停止する。
【００４２】
＜Ｓ２：両弁連続可変＞
可変カム７４，７５の漸増リフト部７４２，７５２が可変アーム６６に係合し、揺動アーム７０がカムシャフト４側へ変位し、接触子６８がカム面７２のリフト部７２ｂに接触し、揺動アーム７０とロッカアーム６が揺動し、左右のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に同じリフト量で開閉し、そのリフト量が漸増リフト部７４２，７５２のプロフィールに従って連続的に増加する。
【００４３】
＜Ｓ３：両弁最大リフト＞
可変カム７４，７５の最大リフト部７４３，７５３が可変アーム６６に係合し、揺動アーム７０がカムシャフト４に最も接近し、接触子６８がリフト部７２ｂに最も深く接触し、揺動アーム７０とロッカアーム６が最大の角度で揺動し、左右のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に最大のリフト量で開閉する。
【００４４】
＜Ｓ４：Ｂ弁最大リフト・Ａ弁連続可変＞
右側のバルブ１２Ｂが最大リフト量を保持した状態で、左側の可変カム７４の漸減リフト部７４４が可変アーム６６に係合し、左側の揺動アーム７０がコントロールシャフト７側へ変位し、左側のバルブ１２Ａのリフト量が漸減リフト部７４４のプロフィールに従って連続的に減少する。
【００４５】
＜Ｓ５：Ｂ弁最大リフト・Ａ弁停止＞
右側のバルブ１２Ｂが最大リフト量を保持した状態で、左側の可変カム７４の最小リフト部７４１が可変アーム６６に係合し、揺動アーム７０とロッカアーム６が静止し、左側のバルブ１２Ａが停止する。
【００４６】
＜Ｓ６：Ａ弁停止・Ｂ弁連続可変＞
左側のバルブ１２Ａが停止した状態で、右側の可変カム７５の漸減リフト部７５４が可変アーム６６に係合し、右側の揺動アーム７０がコントロールシャフト７側へ変位し、右側のバルブ１２Ｂのリフト量が漸減リフト部７５４のプロフィールに従って連続的に減少する。
【００４７】
この実施例の可変動弁機構６１によれば、次のような効果が得られる。
（ａ）揺動アーム７０がカムシャフト４と異なる軸線上に設けられ、駆動カム１３からロッカアーム６までの動力伝達経路が開放されているので、カムシャフト４側からコントロールシャフト７に作用する負荷を小さくして、アクチュエータ２４を小型化できる。
（ｂ）コントロールシャフト７上の二つの可変カム７４，７５に異なるプロフィールのカム面７４０，７５０を設けたので、スワールを発生させるための機構を簡単に構成することができる。
（ｃ）可変カム５４，５５のプロフィールを多様に変化させて組み合わせることにより、図１５にハッチングで例示するように、スワールをコントロールシャフト７の比較的広い回動区間に最適なタイミングで発生させることができ、更なる燃費向上を達成できる。
【００４８】
（ｄ）カム面５４０，５５０の最大リフト部７４３，７５３をコントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ３に同じ高さで形成したので、二本のバルブ１２Ａ，１２Ｂを最大リフト量で駆動するときに、駆動カム１３から可変カム５４，５５に作用する力を均等にして、コントロールシャフト７に作用する回転トルクをゼロにすることができる。
（ｅ）このため、小型のアクチュエータ２１を使用した場合でも、コントロールシャフト７を最大パワー発生位置に確実に保持して、二本のバルブリフト量及び作用角のばらつきを防止できるとともに、ガソリンエンジンの振動を抑制することができる。
【実施例５】
【００４９】
図１６，図１７は実施例５の可変動弁機構を示す。この可変動弁機構は、実施例1と同じ構造の可変装置２３（図１〜３参照）を備えているが、可変カム８１，８２の形状において実施例１と相違する。可変カム８１，８２はコントロールシャフト７上の左右異なる位置に設けられ（図１参照）、それぞれが異なるプロフィールのカム面８１０，８２０を備えている。
【００５０】
図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、カム面８１０，８２０には、それぞれ最小リフト部８２１，８２１と可変リフト部８１２，８２２と最大リフト部８１３，８２３とが設けられている。最小リフト部８１１，８２１及び最大リフト部８１３，８２３は、コントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ１，Ｓ５において、該シャフト７の軸心から同じ高さに形成されている。
【００５１】
一方、区間Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ではカム面８１０，８２０がそれぞれ異なる高さで形成されている。区間Ｓ２には最小リフト部８１１の後半部と可変リフト部８２２の始端部とが含まれ、区間Ｓ３に可変リフト部８１２の中間部と可変リフト部８２２の中間部とが含まれ、区間Ｓ４に可変リフト部８１２の終端部と最大リフト部８２３の前半部とが含まれている。
【００５２】
この実施例の可変装置２３は、図１５に示すように、コントロールシャフト７の回動区間Ｓ１〜Ｓ５において、二つの吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂのリフト量を次のように制御する。なお、以下では、コントロールシャフト７が一方向（図１６の時計回り方向）へ回動するときの可変装置２３の動作を説明するが、逆回動時には可変装置２３が逆順に動作する。
【００５３】
＜Ｓ１：両弁停止＞
二つの可変カム８１，８２の最小リフト部８１１，８２１が可変アーム２７，２８（図１参照）に係合し、駆動カム１３の全回転域で、接触子３０がカム面１７の等半径部１７ａに接触し、揺動アーム５とロッカアーム６が静止し、左右のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に停止する。
【００５４】
＜Ｓ２：Ａ弁停止・Ｂ弁連続可変＞
一方のバルブ１２Ａが停止した状態で、可変カム８２の可変リフト部８２２が可変アーム２８に係合し、接触子３０がカム面１７のリフト部７２ｂに浅く接触し、揺動アーム５とロッカアーム６が僅かに揺動し、一方のバルブ１２Ｂのリフト量が可変リフト部８２２のプロフィールに従って増加し始める。
【００５５】
＜Ｓ３：両弁連続可変＞
可変カム８１，８２の可変リフト部８１２，８２２が可変アーム２７，２８に係合し、接触子３０がカム面１７のリフト部７２ｂを昇り、揺動アーム５とロッカアーム６が揺動し、両方のバルブ１２Ａ，１２Ｂのリフト量が可変リフト部８１２，８２２のプロフィールに従って連続的に増加する。
【００５６】
＜Ｓ４：Ａ弁連続可変・Ｂ弁最大リフト＞
一方のバルブ１２Ａのリフト量が連続的に変化する状態で、可変カム８２の最大リフト部８２３が可変アーム２８に係合し、接触子３０がリフト部７２ｂを昇り詰め、揺動アーム５とロッカアーム６が最大の角度で変位し、他方のバルブ１２Ｂが最大のリフト量で開閉する。
【００５７】
＜Ｓ５：両弁最大リフト＞
可変カム８１，８２の最大リフト部８１３，８２３が可変アーム２７，２８に係合し、接触子３０がリフト部７２ｂを昇り詰め、揺動アーム５とロッカアーム６が最大の角度で変位し、両方のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に最大のリフト量で開閉する。
【００５８】
従って、この実施例によれば、二つの可変カム８１，８２に異なるプロフィールのカム面８１０，８２０を設けたので、実施例４と同様、スワール（図１７のハッチング部分）を簡単な機構で効率よく発生させることができる。特に、カム面８１０，８２０の最大リフト部８１３，８２３をコントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ５に同じ高さで形成したので、最大リフト時にコントロールシャフト７に作用する回転トルクをゼロにして、小型のアクチュエータ２１でコントロールシャフト７を最大パワー発生位置に確実に保持することができる。その他の作用効果は実施例１と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１を示す可変動弁機構の斜視図である。
【図２】該可変動弁機構を図１の左方から見た断面図である。
【図３】該可変動弁機構において揺動アーム、ロッカアーム、変位アーム、案内部材の組合せ構造を示す縦断面図である。
【図４】該可変動弁機構において二つの揺動アームの変位量を最小化するときの作用を示す機構図である。
【図５】該可変動弁機構において一方の揺動アームの変位量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図６】該可変動弁機構において他方の揺動アームの変位量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図７】該可変動弁機構においてバルブのリフト量と作用角の関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施例２を示す可変動弁機構の断面図である。
【図９】該可変動弁機構において二つの揺動アームの変位量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図１０】本発明の実施例３を示す可変動弁機構の断面図である。
【図１１】該可変動弁機構において二つの揺動アームの変位量を最大化するときの作用を示す機構図である。
【図１２】本発明の実施例４を示す可変動弁機構の斜視図である。
【図１３】該可変動弁機構を図１２の左方から見た断面図である。
【図１４】該可変動弁機構における可変カムの構成図である。
【図１５】該可変動弁機構の作用を示すバルブ特性図である。
【図１６】本発明の実施例５を示す可変動弁機構のカム構成図である。
【図１７】該可変動弁機構の作用を示すバルブ特性図である。
【図１８】従来の可変動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    可変動弁機構（実施例１）
４    カムシャフト
５    揺動アーム
６    ロッカアーム
７    コントロールシャフト
１２    バルブ
１３    駆動カム
１７    カム面
２３    可変装置
２４    アクチュエータ
２５，２６    可変カム
２５ａ，２６ａ    カム面
２７，２８    可変アーム
４１    可変動弁機構（実施例２）
４２    可変装置
４３，４４    可変カム
４５，４６    揺動アーム
４７，４８    カム面
５１    可変動弁機構（実施例３）
５２    可変装置
５３    アーム
５６    リンク
６１    可変動弁機構（実施例４）
６２    可変装置
６６    可変アーム
７０    揺動アーム
７４，７５    可変カム
７４０，７５０    カム面
８１，８２    可変カム
８１０，８２０    カム面
Ｐ    初期接点位置
【図１】
2007198363.tif 000003
【図２】
2007198363.tif 000004
【図３】
2007198363.tif 000005
【図４】
2007198363.tif 000006
【図５】
2007198363.tif 000007
【図６】
2007198363.tif 000008
【図７】
2007198363.tif 000009
【図８】
2007198363.tif 000010
【図９】
2007198363.tif 000011
【図１０】
2007198363.tif 000012
【図１１】
2007198363.tif 000013
【図１２】
2007198363.tif 000014
【図１３】
2007198363.tif 000015
【図１４】
2007198363.tif 000016
【図１５】
2007198363.tif 000017
【図１６】
2007198363.tif 000018
【図１７】
2007198363.tif 000019
【図１８】
2007198363.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月22日(2006.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本のバルブを別々に開閉する二つの動弁部材と、一本のカムシャフト上に設けられた駆動カムと、カムシャフトとは異なる軸線の回りで揺動して駆動カムの動力を動弁部材に別々に伝える二つの揺動アームと、駆動カム一回転あたりの揺動アームの変位量を内燃機関の運転状態に応じて変更する可変装置とを備え、
可変装置が一本のコントロールシャフトと、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータと、コントロールシャフトに連動して二つの揺動アームの変位量を相違させるカム手段とを含むことを特徴とする可変動弁機構。
【請求項２】
カム手段が二つの揺動アームを別々に駆動する二つの可変カムをコントロールシャフト上に備え、二つの可変カムにそれぞれ異なるプロフィールのカム面を設けた請求項１記載の可変動弁機構。
【請求項３】
二つの可変カムのカム面がコントロールシャフトの同じ回動区間に該シャフトの軸心からの高さが等しい最大リフト部を含む請求項２記載の可変動弁機構。
【請求項４】
最大リフト部とは別のコントロールシャフトの回動区間において、二つの可変カムのカム面をコントロールシャフトの軸心から異なる高さで形成した請求項３記載の可変動弁機構。
【請求項５】
コントロールシャフトの同じ第１回動区間（Ｓ３）で、二つの可変カムのカム面は各々のバルブが最大リフト量となる最大リフト部を有し、
コントロールシャフトの第１回動区間に続く同じ第２回動区間（Ｓ４）で、一方の可変カムのカム面はバルブの最大リフト量を保持する最大リフト部を連続して有し、他方の可変カムのカム面はバルブのリフト量が連続的に減少する漸減リフト部を有する請求項２記載の可変動弁機構。
【請求項６】
コントロールシャフトの第２回動区間に続く同じ第３回動区間（Ｓ５）で、一方の可変カムのカム面は最大リフト量を保持する最大リフト部を連続して有し、他方の可変カムのカム面はバルブが停止する最小リフト部を有する請求項５記載の可変動弁機構。
【請求項７】
コントロールシャフトの第３回動区間に続く同じ第４回動区間（Ｓ６）で、一方の可変カムのカム面はバルブのリフト量が連続的に減少する漸減リフト部を有し、他方の可変カムのカム面はバルブが停止する最小リフト部を連続して有する請求項６記載の可変動弁機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、吸気バルブ又は排気バルブのリフト量、作用角、開閉タイミングを内燃機関の運転状態に応じて制御する可変動弁機構に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、二本のバルブを別々に開閉する二つの動弁部材と、一本のカムシャフト上に設けられた駆動カムと、カムシャフトとは異なる軸線の回りで揺動して駆動カムの動力を動弁部材に別々に伝える二つの揺動アームと、駆動カム一回転あたりの揺動アームの変位量を内燃機関の運転状態に応じて変更する可変装置とを備え、可変装置が一本のコントロールシャフトと、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータと、コントロールシャフトに連動して二つの揺動アームの変位量を相違させるカム手段とを含むことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
揺動アームの変位量を相違させるカム手段に関しては、次の構成を採用できる。
（１２）カム手段が二つの揺動アームを別々に駆動する二つの可変カムをコントロールシャフト上に設け、該可変カムにそれぞれ異なるプロフィールのカム面を形成すること。
（１３）二つの可変カムのカム面がコントロールシャフトの同じ回動区間に該シャフトの軸心からの高さが等しい最大リフト部を含むこと。
（１４）最大リフト部とは別のコントロールシャフトの回動区間において、二つの可変カムのカム面をコントロールシャフトの軸心から異なる高さで形成すること。
（１５）コントロールシャフトの同じ第１回動区間で、二つの可変カムのカム面は各々のバルブが最大リフト量となる最大リフト部を有し、コントロールシャフトの第１回動区間に続く同じ第２回動区間で、一方の可変カムのカム面はバルブの最大リフト量を保持する最大リフト部を連続して有し、他方の可変カムのカム面はバルブのリフト量が連続的に減少する漸減リフト部を有すること。
（１６）コントロールシャフトの第２回動区間に続く同じ第３回動区間で、一方の可変カムのカム面は最大リフト量を保持する最大リフト部を連続して有し、他方の可変カムのカム面はバルブが停止する最小リフト部を有すること。
（１７）コントロールシャフトの第３回動区間に続く同じ第４回動区間で、一方の可変カムのカム面はバルブのリフト量が連続的に減少する漸減リフト部を有し、他方の可変カムのカム面はバルブが停止する最小リフト部を連続して有すること。
（１８）カム手段が二つの揺動アームに形成されたカム面を含み、両方のカム面をそれぞれ異なるプロフィールで形成すること。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、カム面８１０，８２０には、それぞれ最小リフト部８１１，８２１と可変リフト部８１２，８２２と最大リフト部８１３，８２３とが設けられている。最小リフト部８１１，８２１及び最大リフト部８１３，８２３は、コントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ１１，Ｓ１５において、該シャフト７の軸心から同じ高さに形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
一方、区間Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４ではカム面８１０，８２０がそれぞれ異なる高さで形成されている。区間Ｓ１２には最小リフト部８１１の後半部と可変リフト部８２２の始端部とが含まれ、区間Ｓ１３に可変リフト部８１２の中間部と可変リフト部８２２の中間部とが含まれ、区間Ｓ１４に可変リフト部８１２の終端部と最大リフト部８２３の前半部とが含まれている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
この実施例の可変装置２３は、図１７に示すように、コントロールシャフト７の回動区間Ｓ１１〜Ｓ１５において、二つの吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂのリフト量を次のように制御する。なお、以下では、コントロールシャフト７が一方向（図１６の時計回り方向）へ回動するときの可変装置２３の動作を説明するが、逆回動時には可変装置２３が逆順に動作する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
＜Ｓ１１：両弁停止＞
二つの可変カム８１，８２の最小リフト部８１１，８２１が可変アーム２７，２８（図１参照）に係合し、駆動カム１３の全回転域で、接触子３０がカム面１７の等半径部１７ａに接触し、揺動アーム５とロッカアーム６が静止し、左右のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に停止する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
＜Ｓ１２：Ａ弁停止・Ｂ弁連続可変＞
一方のバルブ１２Ａが停止した状態で、可変カム８２の可変リフト部８２２が可変アーム２８に係合し、接触子３０がカム面１７のリフト部７２ｂに浅く接触し、揺動アーム５とロッカアーム６が僅かに揺動し、一方のバルブ１２Ｂのリフト量が可変リフト部８２２のプロフィールに従って増加し始める。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
＜Ｓ１３：両弁連続可変＞
可変カム８１，８２の可変リフト部８１２，８２２が可変アーム２７，２８に係合し、接触子３０がカム面１７のリフト部７２ｂを昇り、揺動アーム５とロッカアーム６が揺動し、両方のバルブ１２Ａ，１２Ｂのリフト量が可変リフト部８１２，８２２のプロフィールに従って連続的に増加する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
＜Ｓ１４：Ａ弁連続可変・Ｂ弁最大リフト＞
一方のバルブ１２Ａのリフト量が連続的に変化する状態で、可変カム８２の最大リフト部８２３が可変アーム２８に係合し、接触子３０がリフト部７２ｂを昇り詰め、揺動アーム５とロッカアーム６が最大の角度で変位し、他方のバルブ１２Ｂが最大のリフト量で開閉する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
＜Ｓ１５：両弁最大リフト＞
可変カム８１，８２の最大リフト部８１３，８２３が可変アーム２７，２８に係合し、接触子３０がリフト部７２ｂを昇り詰め、揺動アーム５とロッカアーム６が最大の角度で変位し、両方のバルブ１２Ａ，１２Ｂが共に最大のリフト量で開閉する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
従って、この実施例によれば、二つの可変カム８１，８２に異なるプロフィールのカム面８１０，８２０を設けたので、実施例４と同様、スワール（図１７のハッチング部分）を簡単な機構で効率よく発生させることができる。特に、カム面８１０，８２０の最大リフト部８１３，８２３をコントロールシャフト７の同じ回動区間Ｓ１５に同じ高さで形成したので、最大リフト時にコントロールシャフト７に作用する回転トルクをゼロにして、小型のアクチュエータ２１でコントロールシャフト７を最大パワー発生位置に確実に保持することができる。その他の作用効果は実施例１と同じである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2007198363.tif 000021
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2007198363.tif 000022